【分析】
本题考查了圆周运动中的角加速度、线速度、角速度、路程等概念,以及它们之间的关系。要求解走路程所需的时间,需要先找到角速度与时间的关系,再由此找到线速度(即路程对时间的导数)与时间的关系,最后通过积分求得路程与时间的关系。
【解答】
解:
根据角加速度的定义,有
α = 6(t-1) = dω/dt
其中 α 是角加速度,ω 是角速度,t 是时间。
对上式积分,得到角速度与时间的关系:
∫αdt = ∫6(t-1)dt
ω = 3t² - 6t + C
其中 C 是积分常数。
已知初速度为3米/秒,即当 t=0 时,v=3,而 v=ωr,所以 ω=v/r=3/1=3。代入上式得 C=3。
因此,角速度与时间的关系为:
ω = 3t² - 6t + 3
线速度与角速度的关系为:
v = ωr = r(3t² - 6t + 3) = 3t² - 6t + 3 (因为 r=1)
路程 s 是线速度对时间的积分:
s = ∫vdt = ∫(3t² - 6t + 3)dt = t³ - 3t² + 3t + D
其中 D 是积分常数。
已知当 t=0 时,s=0,代入上式得 D=0。
因此,路程与时间的关系为:
s = t³ - 3t² + 3t
要求走路程9米所需的时间,即解方程:
t³ - 3t² + 3t = 9
通过求解这个三次方程,可以得到 t 的值。